現(xiàn)代交換原理 第1章 概論

1、1現(xiàn)代交換原理現(xiàn)代交換原理河北工程大學信息與電氣工程學院通信與信息工程系付佳22課程內(nèi)容課程內(nèi)容交換概論交換概論 第一章第一章交換單元與交換網(wǎng)絡交換單元與交換網(wǎng)絡 第二章第二章電路交換技術電路交換技術 第三、四章第三、四章分組交換技術分組交換技術 第五章第五章信令系統(tǒng)信令系統(tǒng) 第六章第六章ATMATM交換技術交換技術 第七章第七章IPIP交換技術交換技術 第八章第八章光交換技術光交換技術 第九章第九章軟交換技術軟交換技術 第十章第十章3參考書目參考書目n現(xiàn)代交換原理與通信網(wǎng)技術現(xiàn)代交換原理與通信網(wǎng)技術 n 卞佳麗等編著卞佳麗等編著 北郵出版社北郵出版社nATM交換技術交換技術n 陳錫生編著陳錫

2、生編著 人民郵電出版社人民郵電出版社n分組交換工程分組交換工程n 杜治龍編著杜治龍編著 人民郵電出版社人民郵電出版社n綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)n 程時端編著程時端編著 人民郵電出版社人民郵電出版社4一、交換概論5本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容1.電信交換基本概念電信交換基本概念2.各種交換方式各種交換方式6點對點通信系統(tǒng)點對點通信系統(tǒng)1、電信交換的基本概念、電信交換的基本概念終端終端傳輸媒介傳輸媒介終端終端電信號電信號電信號電信號消息消息消息消息點對點通信：只有兩個終端的通信。點對點通信：只有兩個終端的通信。7話音話音數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)用撥號嗎？用撥號嗎？稱連接兩個話機的這一對線為稱連接兩個話機的這一對線

3、為一條線路。一條線路。多個用戶如何通信？多個用戶如何通信？點對點通信舉例點對點通信舉例8(終端終端=5、線對數(shù)、線對數(shù)=10)無交換的多個終端的通信無交換的多個終端的通信l用戶數(shù)增多時：用戶數(shù)增多時：l用戶線數(shù)急劇增多；用戶線數(shù)急劇增多；若終端數(shù)為若終端數(shù)為n，則線對數(shù)為，則線對數(shù)為 n(n-1)/2（當終端（當終端n=100時，線對數(shù)時，線對數(shù)=100X(100-1)/2=4950）l每個用戶如何確定與其他每個用戶如何確定與其他用戶通話的問題；用戶通話的問題；l每新增加一個用戶的處理每新增加一個用戶的處理問題。問題。可靠性高可靠性高以全互連的方式兩兩相連。以全互連的方式兩兩相連。 優(yōu)點優(yōu)點缺

4、點缺點9引入交換的終端間通信引入交換的終端間通信用戶間通過交換機連接用戶間通過交換機連接交換機交換機用戶線用戶線出現(xiàn)交換機，出現(xiàn)交換機，完成各個用戶完成各個用戶之間的接續(xù)之間的接續(xù)100條；變?yōu)樽優(yōu)?000條)1(21-nnn優(yōu)點優(yōu)點用戶線數(shù)大大減少用戶線數(shù)大大減少10l交換：在通信的源和目的終端之間建立通信交換：在通信的源和目的終端之間建立通信信道，實現(xiàn)信息傳遞的過程。信道，實現(xiàn)信息傳遞的過程。l交換機：能在任意選定的兩條用戶線之間建交換機：能在任意選定的兩條用戶線之間建立和（而后）釋放一條通信鏈路。立和（而后）釋放一條通信鏈路。交換概念交換概念？討論：如何擴大范圍？討論：如何擴大范圍？11

5、多個交換節(jié)點組成的通信網(wǎng)多個交換節(jié)點組成的通信網(wǎng)中繼線中繼線市話交換機市話交換機匯接交換機匯接交換機用戶交換機用戶交換機12l交換設備：即交換機，完成交換的功能。交換設備：即交換機，完成交換的功能。l終端設備：完成用戶消息與電信號的轉(zhuǎn)換，以及電信終端設備：完成用戶消息與電信號的轉(zhuǎn)換，以及電信號的發(fā)送和接收。號的發(fā)送和接收。l用戶線：用戶終端設備與交換機之間的線路。用戶線：用戶終端設備與交換機之間的線路。l中繼線：交換機之間的線路。中繼線：交換機之間的線路。l傳輸設備：完成信號的遠距離傳輸，由用戶線、中繼傳輸設備：完成信號的遠距離傳輸，由用戶線、中繼線及其他相關傳輸系統(tǒng)設備構(gòu)成。線及其他相關傳輸

6、系統(tǒng)設備構(gòu)成。l通信網(wǎng)：通信網(wǎng)是一種使用交換設備，傳輸設備，將通信網(wǎng)：通信網(wǎng)是一種使用交換設備，傳輸設備，將地理上分散用戶終端設備互連起來實現(xiàn)通信和信息交地理上分散用戶終端設備互連起來實現(xiàn)通信和信息交換的系統(tǒng)。換的系統(tǒng)。 l通信網(wǎng)三要素：交換設備、傳輸設備和用戶終端設備。通信網(wǎng)三要素：交換設備、傳輸設備和用戶終端設備。幾個概念幾個概念交換設備是通信網(wǎng)的核心，決定了通信網(wǎng)的類型。交換設備是通信網(wǎng)的核心，決定了通信網(wǎng)的類型。132、各種交換方式、各種交換方式q電路交換電路交換q報文交換報文交換q分組交換分組交換q幀中繼幀中繼qATM交換交換qIP交換交換q光交換光交換q軟交換軟交換交換方式的發(fā)展是

7、隨著通信網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展，交換方式的發(fā)展是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展，不同業(yè)務的通信有不同的特點，其交換方式也不同。不同業(yè)務的通信有不同的特點，其交換方式也不同。14各種交換方式各種交換方式CTM - Circuit Transfer Mode(電路傳送模式電路傳送模式)PTM - Packet Transfer Mode(分組傳送模式分組傳送模式)ATM - Asynchronous Transfer Mode(異步傳送模式異步傳送模式)IP交換、光交換、軟交換交換、光交換、軟交換多多速速率率電電路路交交換換快快速速電電路路交交換換ATM 交交換換幀幀中中繼繼報報文文交交換換電電路路交交換換分分組

8、組交交換換PTMCTM15語音業(yè)務與數(shù)據(jù)業(yè)務區(qū)別語音業(yè)務與數(shù)據(jù)業(yè)務區(qū)別l語音業(yè)務語音業(yè)務電話網(wǎng)電話網(wǎng)電話通信電話通信電路交換電路交換l數(shù)據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信分組交換等分組交換等通信方式通信方式 通信對象通信對象實時性實時性可靠性可靠性持續(xù)時間持續(xù)時間電話通信電話通信人人高高低低5分鐘分鐘數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信計算機計算機低低高高1-50秒秒16n主要用于電話通信網(wǎng)中，完成電話交換主要用于電話通信網(wǎng)中，完成電話交換n電話通信過程電話通信過程打電話過程打電話過程n三個階段三個階段 n建立連接建立連接n信息傳遞信息傳遞n拆除連接拆除連接n連接：交換機根據(jù)被叫號碼在主、被叫之間連接：交

9、換機根據(jù)被叫號碼在主、被叫之間建立的一條專用物理通道。建立的一條專用物理通道。電路交換電路交換 (Circuit Switching)17電路交換過程電路交換過程N1N3N2N5N4用戶用戶A用戶用戶B你好！你好！建立連接階段建立連接階段信息傳遞階段信息傳遞階段拆除連接階段拆除連接階段面向物理連接面向物理連接18電路交換特點電路交換特點面向物理連接面向物理連接信道專用信道專用透明傳輸透明傳輸無差錯控制無差錯控制呼損制呼損制用基于呼叫損失制的方法來處理用基于呼叫損失制的方法來處理業(yè)務流量，過負荷時呼損率增加，業(yè)務流量，過負荷時呼損率增加，但不影響已建立的呼叫。但不影響已建立的呼叫。對通信信息不作

10、處理對通信信息不作處理( (信令除外信令除外) )，而是原封不動地傳送。而是原封不動地傳送。在通信的用戶間建立專用的物理在通信的用戶間建立專用的物理連接通路。（固定分配帶寬）連接通路。（固定分配帶寬）19報文交換（報文交換（Message Switching）報文：報文交換中信息傳遞的基本單位報文：報文交換中信息傳遞的基本單位 公用電信網(wǎng)的電報自動交換是報文交換的典型應用，公用電信網(wǎng)的電報自動交換是報文交換的典型應用，有的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)也采用報文交換方式。有的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)也采用報文交換方式。源地址源地址目的地址目的地址用戶信息用戶信息結(jié)束標志結(jié)束標志)！注意：將用戶所有信息打包成一個報文！注意：將用

11、戶所有信息打包成一個報文20報文交換報文交換n基本原理：存儲基本原理：存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)無連接無連接N1N3N2N5N4用戶用戶A用戶用戶B21報文交換的特點報文交換的特點n無連接無連接n信道共享信道共享n無呼損無呼損n實時性差實時性差22 ？討論：針對數(shù)據(jù)通信的特點和要求，如何改進？討論：針對數(shù)據(jù)通信的特點和要求，如何改進電路交換和報文交換方式來滿足數(shù)據(jù)通信的要求？電路交換和報文交換方式來滿足數(shù)據(jù)通信的要求？數(shù)據(jù)通信特點：數(shù)據(jù)通信特點：n突發(fā)性突發(fā)性n可靠性高可靠性高n時延要求不高時延要求不高n電路交換信道利用率低，而報文交換實時性差，電路交換信道利用率低，而報文交換實時性差，不滿足許多數(shù)據(jù)通信系

12、統(tǒng)的實時性要求。不滿足許多數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的實時性要求。23n分組交換將用戶要傳送的信息分割為若干個分組交換將用戶要傳送的信息分割為若干個分組（分組（packet），每個分組中有一個分組），每個分組中有一個分組頭，含有可供選路的信息和其他控制信息。頭，含有可供選路的信息和其他控制信息。分組交換分組交換（PS：Packet Switching）分組頭分組頭(標題標題)地址、信息類型、編號地址、信息類型、編號各個包分別獨立傳輸各個包分別獨立傳輸不定長的數(shù)據(jù)包不定長的數(shù)據(jù)包分組分組長度長度可選可選24n數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報(DG：Datagram)方式方式n虛電路虛電路(VC：Virtual Circuit)方

13、式方式分組交換的兩種工作方式分組交換的兩種工作方式25n數(shù)據(jù)報不需要預先建立邏輯連接，而是按照數(shù)據(jù)報不需要預先建立邏輯連接，而是按照每個分組頭中的目的地址對各個分組獨立進每個分組頭中的目的地址對各個分組獨立進行選路。行選路。數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報用戶用戶AN1N3N2N5N4用戶用戶B無連接無連接26虛電路虛電路 虛電路方式，就是在用戶數(shù)據(jù)傳送前先建立端到虛電路方式，就是在用戶數(shù)據(jù)傳送前先建立端到端之間的端之間的虛電路虛電路；一旦虛電路建立后，屬于同一呼；一旦虛電路建立后，屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)分組均沿著這一虛電路傳送，呼叫結(jié)束后叫的數(shù)據(jù)分組均沿著這一虛電路傳送，呼叫結(jié)束后拆除虛電路。拆除虛電路。注意：注意

14、：虛電路虛電路不同于電路交換中的物理連接，而是不同于電路交換中的物理連接，而是邏輯連接。邏輯連接。面向虛（邏輯）連接面向虛（邏輯）連接用戶用戶AN1N3N2N5N4用戶用戶B27數(shù)據(jù)傳送階段協(xié)議大為簡化數(shù)據(jù)傳送階段協(xié)議大為簡化分組交換：分組交換：X.25協(xié)議協(xié)議-OSI的的1、2、3層層 信息傳送單位：分組信息傳送單位：分組幀中繼：協(xié)議幀中繼：協(xié)議-OSI的的1、2（核心功能）層（核心功能）層 信息傳送單位：幀信息傳送單位：幀幀中繼（幀中繼（Frame Relay）28固定長度的信元固定長度的信元 信元信元(cell)只有只有53個字節(jié)個字節(jié)(byte)，其中開頭，其中開頭5個字節(jié)稱為信頭個字

15、節(jié)稱為信頭(cell header)，其余，其余48個字節(jié)為個字節(jié)為信息域，或稱為凈荷信息域，或稱為凈荷(pay load)。q采用很短的信元可以減少交換節(jié)點內(nèi)部的采用很短的信元可以減少交換節(jié)點內(nèi)部的緩沖器容量以及排隊時延和時延抖動。緩沖器容量以及排隊時延和時延抖動。q信元的長度固定，則有利于簡化交換控制信元的長度固定，則有利于簡化交換控制和緩沖器管理。和緩沖器管理。ATM交換交換-異步傳送模式異步傳送模式29IP over ATM有兩種模式：有兩種模式：疊加模型：疊加模型：CIP、LANE、MPOA集成模型：集成模型：IP交換、交換、Tag交換、交換、MPLSIP交換交換30電交換電交換光光 電電光光 電電光光 電電光光 電電電電 光光光光 電電電電 光光光信號光信號光信號光信號光交換光交換光信號光信號光信號光信號光交換光交換31小結(jié)小結(jié)電信交換概論電信交換概論1、在通信網(wǎng)中為什么要引入交換的概念？、在通信網(wǎng)中為